Компания EvoLogics строит автономные подводные дроны Quidroin для изучения морских водоворотов и фитопланктона. Корпуса и основные узлы беспилотных аппаратов изготавливаются с помощью технологий 3D-печати, а работать такие дроны будут в составе роя (или стаи, если угодно).

История создания этой подводной беспилотной системы началась после того, как в океане утонули двадцать тысяч долларов. Утонули, естественно, не сами деньги, а купленное на них оборудование, которое профессор Буркард Башек — тогда еще руководитель Института динамики прибрежных зон океанов, а ныне директор Немецкого океанографического музея — использовал для изучения пограничных слоев и водоворотов, образуемых подводными течениями. Набор дорогостоящих приборов приходилось буксировать на тросе, что чревато как ударами о дно и подводные препятствия, так и обрывом троса со всеми вытекающими последствиями. О замерах подо льдом говорить вообще не приходилось.

Что такого интересного в водоворотах, спросите вы? Дело в том, что они играют важную, но малоизученную роль в снабжении фитопланктона «продуктами питания» — нитритами и фосфатами, поднимаемыми бурлящими потоками с глубин. Фитопланктон, со своей стороны, служит фундаментом океанской пищевой пирамиды, да еще и отвечает примерно за одну пятую от общего объема фотосинтеза на Земле. Водовороты живут недолго, в среднем около двенадцати часов, а механизмы их образования и воздействия на фитопланктон сейчас представляют особый интерес с учетом глобального потепления, влияющего на только на температуру воды, но и на пресность, плотность, прозрачность и другие факторы, способные повлиять как на выживаемость планктона, так и на образование самих водоворотов, на границах которых фитопланктон так любит концентрироваться.

В общем, все это дело надо изучать, а делать это с помощью буксируемых инструментов не только рискованно, но и не особо эффективно из-за узкого охвата. В идеале замеры нужно проводить одновременно в нескольких точках, имея возможность свободно маневрировать под водой. Тут-то профессор и вспомнил про пингвинов, с которыми познакомился еще в 1980-х, во время работы в Антарктике. Пингвины — замечательные ныряльщики с прекрасными гидродинамическими характеристиками, а потому и послужили прообразом для новой исследовательской измерительной системы, теперь уже мобильной и автономной.

Профессор Буркард Башек с новорожденным робопингвином

С технической стороной дела профессору помогла берлинская компания EvoLogics, специализирующаяся как раз на создании бионической робототехники, в том числе подводных беспилотных аппаратов. Итогом стараний инженеров EvoLogics стали двадцатипятикилограммовые 3D-печатные робопингвины Quidroin стоимостью около восьмидесяти тысяч евро за штуку. С финансированием помогает Федеральное министерство экономики и энергетики Германии. Точная сумма нам неизвестна, но в июне этого года ведомство выделило дополнительные €13,2 млн на второй этап проекта MUM, частью которого является разработка робопингвинов (об этом чуть ниже).

Quidroin развивает скорость до десяти узлов, ныряет на глубину до ста пятидесяти метров и умеет удерживать позицию с помощью четырех маршевых движителей и трех маневровых. Заряда аккумуляторов хватает на шесть-восемь часов работы. Бортовые датчики позволяют измерять температуру, давление, содержание кислорода, пресность воды и флюоресцентность. Аппарат обладает положительной плавучестью и в случае поломки ходовой части или нехватки заряда просто всплывает на поверхность. Весной этого года команда завершила работы над первым 3D-печатным дроном и провела испытания в бассейне, а затем в открытых водах.

Робопингвины, какие-то люди и модульная платформа MUM

Предполагается, что несколько таких роботов будут действовать в составе автономного роя при поддержке «корабля-матки» — еще одного, но уже крупногабаритного подводного дрона под названием MUM (Modifiable Underwater Mothership), разработанного Берлинским техническим университетом, Ростокским университетом и компаниями Atlas Electronic и EvoLogics под руководством холдинга ThyssenKrupp Marine Systems. Эта модульная мобильная платформа будет помогать координировать действия и снабжать стыкующихся «пингвинов» энергией для зарядки аккумуляторов, принимая до пяти-шести аппаратов одновременно. Стыковочный механизм расположен в «клюве» робота-пингвина.

Робопингвины, в свою очередь, будут выполнять целый ряд задач. Например, помимо сбора данных они смогут подниматься к поверхности для определения позиции с помощью спутниковой навигации или радиосвязи (обычной или Wi-Fi) со вспомогательными судами или наземными станциями. Всему рою всплывать совсем не обязательно, так как конструкторы предусмотрели акустическую систему подводной связи, с помощью которой роботы смогут общаться между собой и с маткой — подобно дельфинам.

Эта же система может работать в режиме подводного акустического позиционирования с длинной базой: в этом случае несколько дронов садятся на дно и принимают роль стационарных станций, отслеживая положение собратьев с помощью эхолокации и триангуляции. Затем роботы делают замеры, синхронизированные по атомным часам на борту каждого аппарата. Для посадки на дно предусмотрено складное трехстоечное шасси, в убранном положении плавно вписывающееся в обводы корпуса.

Еще несколько образцов уже находятся в стадии постройки, по мере готовности будет отрабатываться работа в составе роя.

Источник